曲率效应对扶手椅型碳纳米管电子性质的影响

在考虑曲率效应对扶手椅型碳纳米管(SWNt)最近邻碳原子交叠积分影响的情况下,利用紧束缚模型和玻恩-卡门边界条件解析地推导扶手椅型SWNT的能带、态密度和电子公有化运动速度.对扶手椅型SWNT电子性质的分析发现:考虑曲率效应后扶手椅型SWNT仍然是金属管,但其能带的总能减小,其态密度的导电平台变窄且其电子公有化运动速度变小.     

轴向拉伸对扶手椅型碳纳米管电子性质的影响

解析推导了轴向拉伸情况下扶手椅型碳纳米管的能量色散关系和波函数,并分析了轴向拉伸对扶手椅型碳纳米管能带、导电性能、费米波矢、费米点及费米面处的有效质量的影响在小的轴向拉伸下,扶手椅型碳纳米管仍然是良好的导体,但其费米波矢、费米点及费米面处的有效质量都发生了变化.     

曲率效应对金属碳纳米管局域化长度的影响

基于π轨道紧束缚模型,并考虑曲率效应的影响,解析地推导了金属(即扶手椅型)碳纳米管的局域化长度.发现,考虑曲率效应后,扶手椅型碳纳米管的局域化长度变长;还发现,曲率效应对扶手椅型碳纳米管局域化长度的影响随碳纳米管的半径的增加而迅速减小.     

曲率效应对金属碳纳米管局域化长度的影响

基于pi轨道紧束缚模型,并考虑曲率效应的影响,解析地推导了金属（即扶手椅型）碳纳米管的局域化长度。发现,考虑曲率效应后,扶手椅型碳纳米管的局域化长度变长;还发现,曲率效应对扶手椅型碳纳米管局域化长度的影响随碳纳米管的半径的增加而迅速减小。     

扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)电子结构的应力调控

当单轴拉伸应变沿扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅边沿时,利用静力学方法建立石墨烯纳米带的键角、键长与应力的解析关系;利用紧束缚方法对扶手椅边石墨烯纳米带的能带与能隙及应力的关系进行解析计算.研究结果表明:微小应变会导致纳米条带的能带宽度发生变化,并打开金属型扶手椅石墨烯纳米带能隙,费米能级附近的半导体型扶手椅石墨烯纳米带的能隙宽度也相应地发生改变;能隙随应变呈线性的周期变化,并且表现出明显的震荡现象;可达到的最大能隙随应力增大有所增大,随条带横向原子数m增大而减小.     

石墨烯拉伸力学性能温度相关性的数值模拟

采用Tersoff势对扶手椅型(Armchair)和锯齿型(Zigzag)单层石墨烯薄膜在不同热力学温度下(0～3 000 K)的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,预测了石墨烯薄膜拉伸力学性能对温度的依赖性,并比较了不同温度条件下相同几何尺寸的扶手椅型和锯齿型单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的差异.结果表明:石墨烯薄膜的拉伸力学性能和变形机制对温度有强烈的依赖性,2种不同手性的单层石墨烯薄膜的杨氏模量、抗拉强度、拉伸极限应变均随温度的升高而显著减小.石墨烯薄膜力学性能的各向异性也受温度的影响,当温度低于600 K时,扶手椅型石墨烯薄膜的力学性能优于锯齿型的;但当温度超过600 K时,特别是高温时,扶手椅型薄膜的力学性能的优势逐渐减弱,甚至低于锯齿型的.     

张应力对石墨烯能量带隙的影响

在不考虑电子与电子之间相互作用的情况下,采用紧束缚近似和线性弹性理论解析计算石墨烯在张应力作用下的能量色散.计算结果表明:沿锯齿方向的张应力能使石墨烯产生能量带隙,这个带隙是临界的,需要超过24.5％的临界变形;沿扶手椅方向的张应力不能使石墨烯产生能量带隙;石墨烯能量带隙的获得是处在第一布里渊区的两个非等价的狄拉克点合并的结果;当应变沿扶手椅方向时,2个非等价的狄拉克点随着应变的增大向相反的方向移动不会合并,而当应变沿锯齿方向时;2个非等价的狄拉克点随应变增大彼此接近,最终合并.     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

扶手椅型石墨烯纳米带在单轴应力下的能隙调控

利用紧束缚方法研究了扶手椅型石墨烯纳米带沿其长度方向受单轴应力的电子能谱及能隙与形变量的关系.结果表明:在一定的应力下,3m和3m+1型纳米带的能隙随纳米带宽度的变化呈现零能隙拐点,而这种拐点随着非近邻项的逐渐计入向着纳米带宽度窄的方向移动.当带宽较窄时,无论非近邻项是否计入,除了3m+2外,只有3m的三近邻情形能隙与形变量(小形变)的曲线才有拐点;随着宽度的增加,除了3m+1的最近邻情况外,3种宽度3m,3m+1和3m+2都出现零能隙拐点.     

电-声机制致高温超导特性随掺杂量演变

利用极性晶体中慢电子的运动规律提出基于BCS机理的分析模型.分析发现,掺杂导致铜氧化物的费米面电子分为低能费米电子和高能电子,并产生快电子效应.欠掺杂区高能电子与晶格振动发生作用形成赝隙,费米电子与晶格作用形成超导隙.赝隙和超导隙的竞争平衡导致欠掺杂区超导隙2Δ0和κBTc比值与高能费米电子速度vF^＊成正比,与费米速度vF成反比.掺杂量（x）与高能费米速度（vF^＊）相图是解释高温超导相图的基础.利用模型和（x-vF^＊）相图能够对欠掺杂区赝隙温度、能隙与κBTc比例随掺杂量增加而线性下降的现象给出简单解释,即最佳掺杂区2Δ0和κBTc比值为7.6、过掺杂区为4.3的常数.显示系统随掺杂量增加由＂非传统＂行为向接近传统行为再到金属行为演变的规律.